CN114992288A - 一种柔性传动的行星减速机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种柔性传动的行星减速机，属于行星减速机技术领域。它包括外壳，同轴线转动装设在外壳上用于连接驱动电机轴的输入主轴和用于连接负载的输出主轴，一端非接触式套装在输入主轴上且另一端转动装设在输出主轴上的传动轴套，装设在传动轴套内部且套装在输入主轴上的传动弹簧，固定装设在传动轴套上的太阳轮，固定装设在输出主轴上的行星架，转动装设在行星架上与太阳轮外啮合的行星轮A和行星轮B，以及可发生显著弹性变形的柔性双面齿圈。本发明是一种结构合理、具有柔性启停太阳轮和柔性传动行星轮、通过吸收主轴振动能量提高转动稳定性、可以与驱动电机直接相连的柔性传动的行星减速机。

Description

一种柔性传动的行星减速机

技术领域

本发明主要涉及行星减速机技术领域，特指一种柔性传动的行星减速机。

背景技术

行星减速机因具有回程间隙小和结构紧凑等特点而被广泛地应用于低转速、大扭矩的传动设备中。现有技术中的行星减速机通常将输入主轴与太阳轮刚性连接，并通过太阳轮驱动行星轮在齿圈上滚动从而实现减速效果。由于输入主轴和输出主轴在转动过程中会受到外界激励而发生一定的振动，使得减速机的传动不平稳，且刚性连接结构易产生主轴的疲劳损伤，使减速机的使用寿命降低；因此，现有技术虽然实现了输出主轴与输入主轴的减速效果，但仍存在一定的缺点：一、输入主轴启停过程中缺乏柔性；二、行星轮与太阳轮在转动过程中缺乏柔性。因此，设计一种具有柔性传动的行星减速机具有一定的实用价值。

发明内容

本发明需解决的技术问题是：针对现有技术存在的技术问题，本发明提供一种结构合理、具有柔性启停太阳轮和柔性传动行星轮、通过吸收主轴振动能量提高转动稳定性、可以与驱动电机直接相连的柔性传动的行星减速机。

为了解决上述问题，本发明提出的解决方案为：一种柔性传动的行星减速机，包括外壳，同轴可转动装设在所述外壳上的输入主轴和输出主轴。

还包括一端非接触式套装在所述输入主轴上且另一端转动装设在所述输出主轴上的传动轴套，装设在所述传动轴套内部且套装在所述输入主轴上的传动弹簧，固定装设在所述传动轴套上的太阳轮，固定装设在所述输出主轴上的行星架，转动装设在所述行星架上与所述太阳轮外啮合的行星轮A和行星轮B，以及可发生显著弹性变形的柔性双面齿圈。

所述传动弹簧的两端分别与所述输入主轴和所述传动轴套相连；所述行星轮A和行星轮B关于所述输出主轴的轴线对称，且均与所述柔性双面齿圈内啮合传动。

进一步地，所述外壳的内表面设有一圈外壳内齿，所述柔性双面齿圈的外圈表面设有与所述外壳内齿相啮合的齿圈外齿，其内圈表面设有与所述行星轮A和行星轮B相啮合的齿圈内齿。

进一步地，所述行星架上还转动装设有与柔性双面齿圈内啮合且不与所述太阳轮接触的张紧齿轮A和张紧齿轮B，所述张紧齿轮A和张紧齿轮B的中心连线与所述行星轮A和行星轮B的中心连线十字交叉。

进一步地，所述柔性双面齿圈的初始结构形状为圆形，与所述行星轮A、行星轮B、张紧齿轮A和张紧齿轮B同时内啮合后变形为椭圆形；所述行星轮A和行星轮B位于所述柔性双面齿圈的椭圆长轴上，所述张紧齿轮A与张紧齿轮B位于所述柔性双面齿圈的椭圆短轴上；椭圆形的柔性双面齿圈在长轴端点处与外壳内啮合传动。

进一步地，所述柔性双面齿圈采用高聚物弹性材料制作。

进一步地，所述传动弹簧为金属螺旋弹簧，其螺旋方向与所述输入主轴的正向转动方向相同。

本发明与现有技术相比，具有如下优点和有益效果：本发明的一种柔性传动的行星减速机设有连接输入主轴和输出主轴的传动弹簧和传动轴套，从而使得输入主轴在启停过程中传动轴套与输入主轴之间存在一定的相对转动，即实现了输入主轴启停过程中的柔性传动；当传动弹簧的变形量不再改变时，输入主轴与传动轴套之间转变为刚性连接，从而实现了输入主轴正常工作过程中的刚性传动；此外，本发明还设有可发生显著弹性变形的柔性双面齿圈，变形为椭圆形的柔性双面齿圈不能相对于外壳转动，在行星轮A和行星轮B转动过程中，只能随行星架的转动不断改变自身长轴和短轴的位置，进而发生相适应的弹性变形，增加了行星轮运动过程中的柔性。由此可知，本发明是一种结构合理、具有柔性启停太阳轮和柔性传动行星轮、通过吸收主轴振动能量提高转动稳定性、可以与驱动电机直接相连的柔性传动的行星减速机。

附图说明

图1是本发明的一种柔性传动的行星减速机的结构原理示意图。

图2是图1中的A-A截面示意图。

图3是安装两个行星轮和两个张紧齿轮后的行星架结构示意图。

图中，1—外壳；2—输入主轴；21—输入滚动轴承；3—输出主轴；31—输出滚动轴承；32—滚动轴承A；33—滚动轴承B；41—传动轴套；42—传动弹簧；43—太阳轮；44—行星架；45—行星轮A；46—行星轮B；47—柔性双面齿圈；51—张紧齿轮A；52—张紧齿轮B。

具体实施方式

以下将结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。为叙述方便，不妨称传动弹簧42的螺旋方向为正向。

参见图1， 本发明的一种柔性传动的行星减速机，它包括外壳1，同轴线转动装设在外壳1上用于连接驱动电机轴的输入主轴2和用于连接负载的输出主轴3，一端非接触式套装在输入主轴2上且另一端转动装设在输出主轴3上的传动轴套41，装设在传动轴套41内部且套装在输入主轴2上的传动弹簧42，固定装设在传动轴套41上的太阳轮43，固定装设在输出主轴3上的行星架44，转动装设在行星架44上与太阳轮43外啮合的行星轮A45和行星轮B46，以及可发生显著弹性变形的柔性双面齿圈47。输入主轴2通过输入滚动轴承21转动装设在外壳1上，其与驱动电机相连的一端延伸到外壳1的外部，另一端伸入到传动轴套41内部；输出主轴3为空心轴，通过输出滚动轴承31转动装设在外壳1上；传动轴套41的一端通过滚动轴承B33和滚动轴承A32可转动装设在输出主轴3的空腔内部；输入主轴2的轴线与传动轴套41的轴线、输出主轴3的轴线共线；输入主轴2通过传动弹簧42带动传动轴套41转动，进而带动固定装设在传动轴套41上的太阳轮43转动；柔性双面齿圈47相对于外壳1不发生转动，只发生一定的弹性变形，从而使得太阳轮43转动带动行星轮A45和行星轮B46转动，并驱动行星架44转动，最终使得与行星架44固连的输出主轴3转动。

传动弹簧42的两端分别与输入主轴2和传动轴套41固定连接；行星轮A45和行星轮B46关于输出主轴3的轴线对称，且均与柔性双面齿圈47内啮合传动。

作为优选地，行星架44上还转动装设有与柔性双面齿圈47内啮合且不与所述太阳轮43接触的张紧齿轮A51和张紧齿轮B52，且张紧齿轮A51和张紧齿轮B52的中心连线与所述行星轮A45和行星轮B46的中心连线十字交叉。行星轮A45和行星轮B46的半径相等，张紧齿轮A51和张紧齿轮B52的半径相等。具体实施时，设置行星轮A45的半径大于张紧齿轮A51的半径，有利于提高张紧齿轮A51和张紧齿轮B52的转速，更好地平衡柔性双面齿圈47的长轴变形能与短轴处变形能。太阳轮43转动时，通过外啮合驱动行星轮A45和行星轮B46转动，进而驱动行星架44转动，行星架44转动驱动张紧齿轮A51和张紧齿轮B52沿柔性双面齿圈47滚动。太阳轮43转动的过程中，柔性双面齿圈47的椭圆长轴和椭圆短轴不断变更位置，设置张紧齿轮A51和张紧齿轮B52可以使得柔性双面齿圈47的弹性变形更加连续，避免因太阳轮43转速过高而发生失稳变形。

作为优选地，传动弹簧42为金属螺旋弹簧，其螺旋方向与输入主轴2的正向转动方向相同。当输入主轴2沿正方向转动，首先传动弹簧42的内圈半径减小，即传动弹簧42逐渐缠绕在输入主轴2上，此时传动轴套41也发生转动但明显滞后于输入主轴2；之后，传动弹簧42不再发生径向变形，传动轴套41与输入主轴2保持同步转动。当输入主轴2由正向转动转变为停止时，由于输出主轴3惯性转动，带动传动轴套41继续转动，在一段很小的时间内传动弹簧42的内圈半径逐渐增加，直至传动轴套41停止转动。当输入主轴2沿反方向转动，首先传动弹簧42的内圈半径会增大，即传动弹簧42向外膨胀并逐渐贴紧传动轴套41的内壁，此时传动轴套41也发生反向转动但明显滞后于输入主轴2；之后，传动弹簧42径向变形不再增加，传动轴套41与输入主轴2保持同步反向转动。

作为优选地，外壳1的内表面设有一圈外壳内齿，柔性双面齿圈47的外圈表面设有与外壳内齿相啮合的齿圈外齿，其内圈表面设有与行星轮A45、行星轮B46、张紧齿轮A51和张紧齿轮B52相啮合的齿圈内齿。

参见图1和图2，作为优选地，柔性双面齿圈47初始结构形状为圆形，与行星轮A45、行星轮B46、张紧齿轮A51和张紧齿轮B52同时内啮合后变形为椭圆形，且行星轮A45和行星轮B46位于柔性双面齿圈47的椭圆长轴上，张紧齿轮A51与张紧齿轮B52位于柔性双面齿圈47的椭圆短轴上；变形为椭圆形的柔性双面齿圈47在长轴端点处通过齿圈外齿与设于外壳1上的外壳内齿啮合传动。柔性双面齿圈47在装设行星轮A45和行星轮B46后，形状由圆形转变为椭圆形，从而储存一定的弹性势能，有利于内啮合传动。当太阳轮43转动，驱动行星轮A45和行星轮B46沿柔性双面齿圈47的内圈滚动时，由于柔性双面齿圈47长轴端点处的齿圈外齿和外壳内齿的啮合，从而使得柔性双面齿圈47不会相对于外壳1转动，就好像柔性双面齿圈47与外壳1接触的地方被瞬时固定住一样。因此，在太阳轮43转动的过程中，柔性双面齿圈47虽然不会发生转动，但会发生弹性变形，从而使得行星轮A45与行星轮B46的中心连线始终与柔性双面齿圈47的长轴重合，张紧齿轮A51与张紧齿轮B52的中心连线始终与柔性双面齿圈47的短轴重合。

作为优选地，柔性双面齿圈47采用高聚物弹性材料制作，一方面可以降低柔性双面齿圈47的刚度，另一方面可以通过自身变形吸收来自输入主轴2和输出主轴3的振动能量，从而提高太阳轮43转动的稳定性。

本发明的工作原理如下：外部驱动电机驱动输入主轴2正向转动，传动弹簧42的内圈半径逐渐减小，传动轴套41和太阳轮43发生滞后于输入主轴2的正向转动；当传动弹簧42的内圈半径不再减小时，传动轴套41和太阳轮43将与输入主轴2一起保持同步正向转动。外部驱动电机驱动输入主轴2反向转动，传动弹簧42的内圈半径逐渐增加，传动轴套41和太阳轮43发生滞后于输入主轴2的反向转动；当传动弹簧42的内圈半径不再增加时，传动轴套41和太阳轮43将与输入主轴2一起保持同步反向转动。当输入主轴2由正向转动转变为停止状态时，传动轴套41在输出主轴3惯性转动的作用下继续保持正向转动，传动弹簧42的半径逐渐增加直至恢复到初始状态，之后传动轴套41与输入主轴2保持相对静止。当输入主轴2由反向转动转变为停止状态时，传动轴套41在输出主轴3惯性转动的作用下继续保持反向转动，传动弹簧42的半径逐渐减小直至恢复到初始状态，之后传动轴套41与输入主轴2保持相对静止。

太阳轮43转动，带动行星轮A45和行星轮B46沿椭圆形的柔性双面齿圈47滚动，进而驱动行星架44和与行星架44固连的输出主轴3转动，带动负载工作。由于太阳轮43转动的过程中，行星轮A45中心和行星轮B46中心连线的位置不断发生变化，即柔性双面齿圈47的长轴和短轴位置不断改变，使得柔性双面齿圈47发生显著的弹性变形，并吸收掉来自输入主轴2和输出主轴3的振动能量，提高输入主轴2和输出主轴3转动的稳定性。

以上，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何不经过创造性劳动想到的变化或替换，都应该属于本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种柔性传动的行星减速机，包括外壳（1），同轴可转动装设在所述外壳（1）上的输入主轴（2）和输出主轴（3），其特征在于：还包括

一端非接触式套装在所述输入主轴（2）上且另一端转动装设在所述输出主轴（3）上的传动轴套（41），装设在所述传动轴套（41）内部且套装在所述输入主轴（2）上的传动弹簧（42），固定装设在所述传动轴套（41）上的太阳轮（43），固定装设在所述输出主轴（3）上的行星架（44），转动装设在所述行星架（44）上与所述太阳轮（43）外啮合的行星轮A（45）和行星轮B（46），以及可发生显著弹性变形的柔性双面齿圈（47）；

所述传动弹簧（42）的两端分别与所述输入主轴（2）和所述传动轴套（41）相连；所述行星轮A（45）和行星轮B（46）关于所述输出主轴（3）的轴线对称，且均与所述柔性双面齿圈（47）内啮合传动。

2.根据权利要求1所述的一种柔性传动的行星减速机，其特征在于：所述外壳（1）的内表面设有一圈外壳内齿，所述柔性双面齿圈（47）的外圈表面设有与所述外壳内齿相啮合的齿圈外齿，其内圈表面设有与所述行星轮A（45）和行星轮B（46）相啮合的齿圈内齿。

3.根据权利要求2所述的一种柔性传动的行星减速机，其特征在于：所述行星架（44）上还转动装设有与柔性双面齿圈（47）内啮合且不与所述太阳轮（43）接触的张紧齿轮A（51）和张紧齿轮B（52），所述张紧齿轮A（51）和张紧齿轮B（52）的中心连线与所述行星轮A（45）和行星轮B（46）的中心连线十字交叉。

4.根据权利要求3所述的一种柔性传动的行星减速机，其特征在于：所述柔性双面齿圈（47）的初始结构形状为圆形，与所述行星轮A（45）、行星轮B（46）、张紧齿轮A（51）和张紧齿轮B（52）同时内啮合后变形为椭圆形；所述行星轮A（45）和行星轮B（46）位于所述柔性双面齿圈（47）的椭圆长轴上，所述张紧齿轮A（51）与张紧齿轮B（52）位于所述柔性双面齿圈（47）的椭圆短轴上；椭圆形的柔性双面齿圈（47）在长轴端点处与外壳（1）内啮合传动。

5.根据权利要求4所述的一种柔性传动的行星减速机，其特征在于：所述柔性双面齿圈（47）采用高聚物弹性材料制作。

6.根据权利要求1所述的一种柔性传动的行星减速机，其特征在于：所述传动弹簧（42）为金属螺旋弹簧，其螺旋方向与所述输入主轴（2）的正向转动方向相同。

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